Светодиодные лампы для автомобилей, дома и офиса

Качественные светодиодные лампы. Причина мерцания светодиодных ламп.

Светодиодные лампы, экономичны, долговечны, могут иметь разную форму и дизайн, могут быть различной мощности и температуры светового потока, однако это всё создано с единой целью – освещения нашего быта в тёмное время суток или в местах недоступных для солнечного света. Как правильно выбирать светодиодные лампы для дома, для офиса, для любого помещения, где находятся люди, из существующего множества, какими критериями руководствоваться при выборе?

Цель статьи - раскрыть факторы определяющие качество светодиодных ламп, так интенсивно входящих в наш быт. Определить степень влияния некачественных светодиодных ламп на наше здоровье, в том числе зрение и психическое состояние.

Известно, что комфорт восприятия окружающего освещения зависит от уровня мерцания света.  Для светодиодной лампы за уровень мерцания отвечает специальное устройство называемое драйвер. Архитектура светодиодного драйвера определяет уровень мерцания светодиодной лампы, техника, которая подавляет пульсации, должна оказаться экономически эффективной, благодаря чему будет обеспечено комфортное освещение на основе LED технологии.

Замена традиционной лампы накаливания и люминесцентной лампы на более эффективные и более прочные светодиодные  лампы на основе полупроводникового источника света (solid-state lighting (SSL)), далее по тексту просто SSL,  на сегодняшний день есть неоспоримой тенденцией в индустрии освещения. Однако, в силу того, что SSL светильники подключаются напрямую в сеть переменного тока, унаследованную от предыдущих систем освещения, существует риск появления мерцание лампы, которое может возникнуть в результате воздействия пульсации тока 100-Гц или 120 Гц на выходе из сети. Мерцание может вызывать у человека дискомфорт, вызывая головные боли и другие болезни, хотя человеческий глаз не может обнаружить это мерцание. Тщательная разработка LED драйвера может минимизировать мерцание и обеспечить, SSL источникам света, обещанное широкомасштабное применение, основанное на их энергетической эффективности.

Сегодня, производители светодиодных ламп стремятся решить проблему мерцания, для этого они в значительной степени занялись разработкой и производством светодиодных драйверов, потому, что в конечном итоге именно драйвер определяет степень мерцания, а значит уровень качества светодиодных ламп.

Рыночные ожидания.

Общепризнанной тенденцией является тот факт, что светодиодное освещение в ближайшие несколько лет заменит устаревшие источники света, в том числе лампы накаливания и люминесцентные лампы и трубки. Поскольку светодиод является источником света нового поколения с электронными корнями, рынок ожидает не только более высокую SSL эффективность на уровне системы, но и улучшение освещения окружающей среды. В результате того, что светодиоды являются наследниками технологий освещения, большинство светодиодных светильников напрямую подключены к сети переменного тока, который работает с частотой 50 или 60 Гц в различных регионах мира. Даже после выпрямления на частотах 100 или 120 Гц, любое линейно связанное мерцание может быть обнаружено человеческим глазом из-за вовлечённых относительно низких частот. Действительно, выпрямление линии может привести к стробированию мерцания, которое в свою очередь может привести к ранее упомянутым недугам у человека. В частности, светодиодные конструкции драйверов, которые основываются на одноступенчатой архитектуре обработки и улучшения коэффициента мощности (PFC) выходящего с драйвера тока, особенно восприимчивы к мерцанию. Среди других причин, можно указать пульсирующий ток, который влияет на появление мерцания у светодиодов. Однако, существует множество методов устранения проблемы, в том числе подавление пульсации. Разработчикам SSL продукции необходимо оценить подходы и выбрать драйвер, который отвечает требованиям применения в стоимости и производительности. Различные уровни мерцания являются приемлемыми в различных приложениях. Конструкция системы освещения, которая является неприемлемой в закрытом помещении из-за мерцания, может применяться для освещения открытой улицы или в качестве освещения площади.

Эффект мерцания

Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE)) в 2010 году, был опубликован отчёт: «Эргономика, биологические признаки, потенциальные последствия для здоровья, и методы» в котором говорится, что свет с частотой мерцания в диапазоне от 3 до 70 Гц очень ощутим для человека и может приносить ему определённое неудобство. Частота возникновения подобных случаев составляет около  0,025% у таких людей, также могут вызывать приступы, повторяющиеся мигающие огни или повторяющиеся статические геометрические узоры. Этот тип мерцания может быть легко решен с помощью драйвера, как правило, драйвер оценивается, как нестабильный, если такой диапазон частоты пульсации сигнала можно увидеть в выходном токе. Однако теперь, люди начинают уделять больше внимания долгосрочному воздействию более высокочастотного мерцания в диапазоне 70-160-Гц. Такое мерцание может вызвать недомогание, головные боли и ухудшение зрения. Некоторые исследователи даже утверждают, что сетчатка глаза может ощутить мерцания до 200 Гц, однако тесты показали, что мерцания с частотой выше 160 Гц оставляет незначительные последствия для здоровья человека. Так, как вначале статьи речь шла частоте 100 и 120 Гц, мы сосредоточим внимание на смягчении последствий мерцания в этом диапазоне. И в действительности воздействие на здоровье человека мерцания с частотой 100 - или 120-Гц является функцией не только частоты, но и физических и физиологических факторов.

Определение мерцания

Сначала мы должны понять, что такое мерцание, как характеризуется мерцание,  ненадуманный ли это факт. Для этого приведём данные, которые были получены Светотехническим обществом Северной Америки (Illuminating Engineering Society of North America). IESNA в девятом издании справочника IESNA опубликовала методику расчёта "процента мерцания" и "индекса мерцания" освещения.

Рис. 1. IES определение индекса мерцания.

Процент мерцания является относительной мерой циклического изменения на выходе источника света (то есть, процент модуляции). Также это иногда называют "индексом модуляции". Как показано на рис. 1, рассчитать процент мерцания на основе максимума (А) и минимума (B) уровней светового потока.  Для этого необходимо разделить сумму (А + В) на их разность (А-В), чтобы получить процент. Индекс мерцания определённый в справочнике IESNA, как надежный относительный показатель циклического изменения на выходе из различных источников при заданной частоте питания. Он учитывает форму волны светового потока, а также его амплитуду. Индекс мерцания принимает значения от 0 до 1,0, 0 для устойчивого светового потока. Более высокие значения указывают на повышенную возможность, того что мерцание лампы будет заметным, а также на её стробоскопический эффект. Обращаясь снова к рис. 1, рассчитаем индекс методом деления области 1(Area 1)  на сумму области 1 и области 2 (Area 1 + Area 2). 

Как отмечалось ранее, в дополнение к частоте, индекс мерцания оказывает значительное влияние на то, как свет заставляет людей себя чувствовать. Чем выше индекс мерцания, тем выше чувствительность к человеческому глазу и ниже уровень комфорта. Таблица 1 показывает типичный индекс мерцания различных световых драйверов в соответствии к статье: "оценки мерцания светодиодных светильников", написанной Michael Grather, президентом Luminaire Testing Laboratory, и размещены на Консилиуме по измерению оптического излучения (Council for Optical Radiation Measurements (CORM)).

Итак, в нашей статье мы рассмотрели эффект мерцания, что такое мерцание, как оно измеряется, и какое влияние оказывает на здоровье человека, в следующей нашей статье «Устранение эффекта мерцания светодиодных ламп. Светодиодный драйвер и его модификации» мы рассмотрим причины и методы устранения мерцания в светодиодных лампах.

Статья подготовлена с использованием материалов электронной версии журнала  LED MAGAZINE

сайт: www.ledsmagazine.com

Реклама

Лидеры продаж